Мережний рівень і модель OSI

В моделі OSI, названій також моделлю взаємодії відкритих систем (Open Systems Interconnection - OSI) і розробленою Міжнародною Організацією за Стандартами (International Organization for Standardization - ISO), засоби мережної взаємодії діляться на сім рівнів, для яких визначені стандартні назви і функції.

Мережний рівень займає в моделі OSI проміжне положення: до його послуг звертаються протоколи прикладного рівня, сеансового рівня і рівня уявлення. Для виконання своїх функцій мережний рівень викликає функції канального рівня, який у свою чергу звертається до засобів фізичного рівня.

При побудові транспортної підсистеми найбільший інтерес представляють функції фізичного, канального і мережевого рівнів, тісно пов'язані з тим, що використовується в даній мережі устаткуванням: мережевими адаптерами, концентраторами, мостами, комутаторами, маршрутизаторами. Функції прикладного і сеансового рівнів, а також рівня уявлення реалізуються операційними системами і системними додатками кінцевих вузлів. Транспортний рівень виступає посередником між цими двома групами протоколів.

Функції мережного рівня

Протоколи канального рівня не дозволяють будувати мережі з розвинутою структурою, наприклад, мережі, об'єднуючі декілька мереж підприємства в єдину мережу, або високо надійні мережі, в яких існують надмірні зв'язки між вузлами. Для того, щоб, з одного боку, зберегти простоту процедур передачі пакетів для типових топологий, а з другого боку, припустити використовування довільних топологий - вводиться додатковий мережевий рівень.

Перш, ніж приступити до розгляду функцій мережевого рівня, уточнимо, що розуміється під терміном "мережа". В протоколах мережевого рівня термін "мережа" означає сукупність комп'ютерів, сполучених між собою відповідно до однієї із стандартних типових топологий і використовуючи для передачі пакетів загальну базову мережеву технологію. Усередині мережі сегменти не розділяються маршрутизаторами, інакше це була б не одна мережа, а декілька мереж. Маршрутизатори з'єднають декілька мереж в інтермережу.

Основна ідея впровадження мережевого рівня полягає в тому, щоб залишити технології, що використовуються в об'єднуваних мережах в незмінному у вигляді, але додати в кадри канального рівня додаткову інформацію - заголовок мережевого рівня, на підставі якої можна було б знаходити адресата в мережі з будь-якою базовою технологією. Заголовок пакету мережного рівня має уніфікований формат, не залежний від форматів кадрів канального рівня тих мереж, які можуть входити в з'єднану мережу.

Заголовок мережевого рівня повинен містити адресу призначення і іншу інформацію, необхідну для успішного переходу пакету з мережі одного типу в мережу іншого типу. До такої інформації може відноситися, наприклад:

· номер фрагмента пакету, потрібний для успішного проведення операцій збірки-розбирання фрагментів при з'єднанні мереж з різними максимальними розмірами кадрів канального рівня

· час життя пакету, вказуючи, як довго він подорожує по інтермережі, цей час може використовуватися для знищення пакетів, що "заблукали"

· інформація про наявність і про стан зв'язків між мережами, допомагаючи вузлам мереж і маршрутизаторам раціонально вибирати міжмережеві маршрути

· інформація про завантаженість мереж, також допомагаючи погоджувати темп посилки пакетів в мережу кінцевими вузлами з реальними можливостями ліній зв'язку на шляху проходження пакетів

· якість сервісу - критерій вибору маршруту при міжмережевих передачах - наприклад, вузол-відправник може зажадати передати пакет з максимальною надійністю, можливо в збиток часу доставки.

- 34 - - 35 -

Як адреси відправника і одержувача в складовій мережі використовується не МАС-адреса, а пара чисел - номер мережі і номер комп'ютера в даній мережі. В канальних протоколах поле "номер мережі" звичайно відсутнє - передбачається, що всі вузли належать одній мережі. Явна нумерація мереж дозволяє протоколам мережевого рівня складати точну карту між мережевих зв'язків і вибирати раціональні маршрути при будь-якій їх топології, використовуючи альтернативні маршрути, якщо вони є, що не уміють робити мости.

Таким чином, усередині мережі доставка повідомлень регулюється канальним рівнем. А ось доставкою пакетів між мережами займається мережевий рівень.

Існує два підходи до призначення номера вузла в заголовку мережевого пакету. Перший заснований на використанні для кожного вузла нової адреси, відмінної від тої, яка використовувався на канальному рівні. Перевагою такого підходу є його універсальність і гнучкість - який би не був формат адреси на канальному рівні, формат адреси вузла на мережевому рівні вибирається єдиним. Проте, тут є і деякі незручності, пов'язані з необхідністю заново нумерувати вузли, причому частіше всього вручну.

Другий підхід полягає у використовуванні на мережевому рівні тієї ж адреси вузла, що був даний йому на канальному рівні. Це позбавляє адміністратора від додаткової роботи по призначенню нових адрес, знімає необхідність у встановленні відповідності між мережевою і канальною адресою одного і того ж вузла, але може породити складну задачу інтерпретації адреси вузла при з'єднанні мереж з різними форматами адрес.